KR20230080668A - 폴리우레탄 수지 조성물 및 이의 경화물을 포함하는 폴리우레탄 폼 - Google Patents

폴리우레탄 수지 조성물 및 이의 경화물을 포함하는 폴리우레탄 폼 Download PDF

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Abstract

본 발명은 폴리에스테르 폴리올; 이소시아네이트; 유기 인산 에스테르; 인(phosphorus); 및 무기 첨가제를 포함하는, 폴리우레탄 수지 조성물 및 이의 경화물을 포함하는 폴리우레탄 폼에 관한 것이다.

Description

폴리우레탄 수지 조성물 및 이의 경화물을 포함하는 폴리우레탄 폼{POLYURETHANE RESIN COMPOSITION AND POLYURETHANE FOAM COMPRISING CURED MATERIAL OF THE SAME}
본 발명은 폴리우레탄 수지 조성물 및 이의 경화물을 포함하는 폴리우레탄 폼에 관한 것이다.
폴리우레탄 수지는 낮은 가격, 경량 및 쉬운 가공성의 특성으로 인하여 자동차 실내장식용품, 가구, 전기장치용 재료 등을 포함하는 일상생활용 제품의 여러 분야에 사용된다. 이와 같은 폴리우레탄 수지의 사용과 관련하여, 많은 경우 폴리우레탄 폼의 형태로 사용된다. 다만, 이와 같은 폴리우레탄 폼은 유기 화합물로서, 가연성이며 점화 시 제어가 불가능한 연소를 일으킬 수 있다. 따라서, 폴리우레탄 폼에 난연 기술을 도입하기 위한 연구가 이루어져 왔으며, 폴리우레탄 폼으로 형성된 제품의 일부는 법적으로 난연성일 것이 요구된다.
폴리우레탄 수지, 특히 폴리우레탄 폼의 경우, 필요 성능이 다른 수지 제품과 다르고 특별하기 때문에, 일반적인 수지에 적용되는 난연제는 적합하지 않다. 폴리우레탄 폼을 위한 난연제로서, 할로겐 기반의 난연제가 널리 사용된다. 할로겐 기반의 난연제는 폴리우레탄 폼에서 뛰어난 성능을 가지지만, 폴리우레탄 폼 제품이 버려지고 소각될 때, 유해한 환경 부담 물질인 할로겐화 수소, 할로겐화 다이옥신 등이 발생되는 커다란 문제가 있다. 그러므로, 이와 같은 독성 물질의 배출을 최소화하고, 화재 시에 준불연 성능을 만족할 수 있는 폴리우레탄 수지 조성물의 개발이 필요한 실정이다.
대한민국 공개 특허 공보 제 10-2016-0079002 호
본 발명은 폴리우레탄 수지 조성물 및 이의 경화물을 포함하는 폴리우레탄 폼을 제공하기 위한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 화재 시 낮은 발열량, 낮은 연기 발생량 및 낮은 팽창률을 구현할 수 있는 준불연성 폴리우레탄 폼 및 이를 제조할 수 있는 준불연성 폴리우레탄 수지 조성물을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시상태는, 폴리에스테르 폴리올; 이소시아네이트; 유기 인산 에스테르; 인(phosphorus); 및 무기 첨가제를 포함하는, 폴리우레탄 수지 조성물을 제공한다.
본 발명의 다른 실시상태는, 상기 폴리우레탄 수지 조성물의 경화물을 포함하는 폴리우레탄 폼을 제공한다.
본 발명에 따른 폴리우레탄 조성물은 준불연성의 특성을 가지는 폴리우레탄 폼을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 폴리우레탄 폼은 낮은 낮은 발열량, 낮은 연기 발생량 및 낮은 팽창률을 가지므로, 화재 시 폴리우레탄 폼의 연소에 따른 재산 피해 또는 인명 피해를 최소화할 수 있다.
본 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서에서, 단위 "중량부"는 각 성분간의 중량의 비율을 의미할 수 있다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명의 일 실시상태는, 폴리에스테르 폴리올; 이소시아네이트; 유기 인산 에스테르; 인(phosphorus); 및 무기 첨가제를 포함하는, 폴리우레탄 수지 조성물을 제공한다.
본 발명에 따른 폴리우레탄 수지 조성물은 유기 인산 에스테르, 인 및 무기 첨가제를 모두 포함하는 것을 특징으로 하며, 이를 통하여 낮은 발열량, 낮은 연기 발생량 및 낮은 팽창률을 가지는 폴리우레탄 폼을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 유연한 특성을 가지는 폴리에테르 폴리올에 비하여 높은 내열성 및 구조적 안정성을 나타내는 폴리에스테르 폴리올을 사용한다. 상기 폴리에스테르 폴리올은 경질 폴리우레탄 폼의 원료로 사용될 수 있으며, 본 발명에 따른 폴리우레탄 폼의 내화성 및 구조적 안정성의 향상에 도움을 줄 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 폴리에스테르 폴리올은 이소프탈산(PIA, purified isophthalic acid) 및 무수프탈산(PA, phthalic anhydride) 중 적어도 하나의 2가 산 및 2가 알코올의 반응 생성물일 수 있다. 3가 이상의 산과 3가 이상의 알코올을 이용하여 제조되는 폴리에스테르 폴리올의 경우에는 점도가 지나치게 높아 가공성이 낮아 제조되는 폴리우레탄 폼의 균질한 물성을 담보하기 어려울 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 2가 산은 폴리에스테르 폴리올은 테레프탈산(PTA, purified terephthalic acid), 및 아디프산(AA, adipic acid)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 2가 알코올은 에틸렌글리콜(EG, ethylene glycol), 다이에틸렌글리콜(DEG, diethylene glycol), 트리에틸렌글리콜(TEG, triethylene glycol), 네오펜틸글리콜(NPG, neo pentyl glycol), MPO(2-methyl-1,3-propanediol), MPD(3-methyl-1,5-pentanediol), 부탄디올, 및 헥산디올로부터 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 폴리에스테르 폴리올은 프탈산계 폴리에스테르 폴리올일 수 있으며, 구체적으로 이소프탈산계 폴리에스테르 폴리올일 수 있다.
상기 폴리에스테르 폴리올의 제조 시의 산과 알코올의 몰비는 이론 상 반응 가능한 최저 비율인 1:1과 최고 비율인 1:2 사이로 배합할 수 있다. 상기 몰비는 폴리올의 수산기값(OH value), 점도 등의 물성 및 최종 폴리우레탄 폼의 물성 등을 고려하여 조절할 수 있다. 동일 원료를 사용하였다 하더라도 그 배합 비율과 합성 공정 조건 등에 따라 생성되는 폴리올 올리고머(중량평균분자량 1000 g/mol 이하)의 구성이 달라질 수 있다. 일반적으로, 알코올의 비율이 높아지면 수산기값은 높아지며 점도는 낮아진다. 수산기값은 폴리우레탄 합성 시 이소시아네이트와의 배합비를 결정하는 지표로 사용되며, 점도는 폴리우레탄 원료 배합 및 합성 반응에 대한 작업성의 지표로 활용된다. 이와 같은 것을 고려하여, 본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 폴리에스테르 폴리올의 점도 범위는 5,000 cps 내지 20,000 cps, 구체적으로 7,000 cps 내지 10,000 cps 일 수 있다. 상기 폴리에스테르 폴리올의 점도가 상기 범위 미만인 경우 시공이 편리한 이점은 있으나, 폴리우레탄 폼의 강도, 열안정성 등의 물성이 떨어질 수 있는 문제가 있다. 또한, 상기 폴리에스테르 폴리올의 점도가 상기 범위 초과인 경우 시공의 어려움 및 다른 첨가제와의 배합 시 불균일한 혼합의 문제점이 발생할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 이소시아네이트는 다관능 이소시아네이트일 수 있다. 구체적으로, 상기 이소시아네이트는 적어도 2개의 관능기를 가지는 다관능 이소시아네이트일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 이소시아네이트는 방향족계 이소시아네이트, 지환족계 이소시아네이트 및 지방족계 이소시아네이트로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종을 포함할 수 있다.
상기 방향족계 이소시아네이트는 2,4-톨릴렌디이소시아네이트(TDI: tolylene diisocyanate), 2,6-톨릴렌디이소시아네이트(TDI: tolylene diisocyanate), m-페닐렌디이소시아네이트, p-페닐렌디이소시아네이트, 4,4＇-디페닐메탄디이소시아네이트(MDI: Methylene diphenyl diisocyanate), 2,4＇-디페닐메탄디이소시아네이트(MDI: Methylene diphenyl diisocyanate), 2,2＇-디페닐메탄디이소시아네이트(MDI: Methylene diphenyl diisocyanate), 자일릴렌 디이소시아네이트(XDI: xylylene diisocyanate), 3,3＇-디메틸-4,4＇-비페닐렌디이소시아네이트, 및 3,3＇-디메톡시-4,4＇-비페닐렌디이소시아네이트 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 지환족계 이소시아네이트는 4,4'-메틸렌 디사이클로헥실 디이소시아네이트(H12-MDI: 4,4'-Methylene dicyclohexyl diisocyanate), 시클로헥산-1,4-디이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트(IPDI: isophorone diisocyanate), 디시클로헥실메탄-4,4＇-디이소시아네이트, 및 수화 자일릴렌 디이소시아네이트(H6-XDI: Hydrogenated xylylene diisocyanate), 및 메틸시클로헥산디이소시아네이트 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 지방족계 이소시아네이트는 부탄-1,4-디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트(HDI: hexamethylene diisocyanate), 이소프로필렌디이소시아네이트, 메틸렌디이소시아네이트, 리신디이소시아네이트 및 리신트리이소시아네이트 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 이소시아네이트는 29 % 내지 32 %의 NCO%를 가질 수 있다. 상기 폴리에스테르 폴리올과 상기 이소시아네이트의 당량비는 1:2 내지 1:3일 수 있다. 상기 당량비가 1:2인 것은 NCO 인덱스가 200을 뜻하는 것으로서, 상기 이소시아네이트의 NCO가 상기 폴리에스테르 폴리올의 OH 대비 2배라는 것을 의미한다. 상기 폴리에스테르 폴리올과 상기 이소시아네이트의 당량비가 상기 범위 미만인 경우, 상기 폴리우레탄 수지 조성물을 이용하여 제조되는 폴리우레탄 폼의 난연 성능이 지나치게 낮을 수 있는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 상기 폴리에스테르 폴리올과 상기 이소시아네이트의 당량비가 상기 범위 초과인 경우, 경도가 지나치게 높아져 발포체가 부서지는 문제가 발생할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기 인산 에스테르는, 트리페닐포스페이트, 트리크레실포스페이트, 트리(2,6-디메틸페닐)포스페이트, 트리(2,4,6-트리메틸페닐)포스페이트, 트리스(이소프로필 페닐) 포스페이트, 멜라민 포스페이트, 트리스(1-클로로-2-프로필)포스페이트, 및 트리스(2-클로로-에틸)프스페이트로부터 선택되는 포스페이트계 화합물; 테트라페닐 레소시놀 디포스 페이트, 및 테트라페닐 비스페놀A 디포스페이트로부터 선택되는 디포스페이트계 화합물; 3개 이상의 포스페이트기를 갖는 폴리포스페이트계 화합물; 및 포스피네이트계 화합물;로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종을 포함할 수 있다.
상기 유기 인산 에스테르는 조성물의 점도를 조절하여 고상형 입자의 분산을 고르게 할 수 있으며, 나아가 상기 폴리우레탄 수지 조성물을 이용하여 제조되는 폴리우레탄 폼의 난연 성능을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기 인산 에스테르의 함량은 상기 폴리에스테르 폴리올 100 중량부에 대하여 5 중량부 이상 15 중량부 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 유기 인산 에스테르의 함량은 상기 폴리에스테르 폴리올 100 중량부에 대하여 7 중량부 이상 15 중량부 이하, 또는 9 중량부 이상 12 중량부 이하일 수 있다.
상기 유기 인산 에스테르의 함량이 상기 범위 미만인 경우, 상기 폴리우레탄 수지 조성물을 이용하여 제조되는 폴리우레탄 폼의 발열량이 증가하여, 준불연성을 갖추기 곤란할 수 있다. 또한, 상기 유기 인산 에스테르의 함량이 상기 범위 초과인 경우, 상기 폴리우레탄 수지 조성물을 이용하여 제조되는 폴리우레탄 폼의 연기 발생량이 지나치게 높아지는 문제 및 압축 강도 등의 기계적 물성의 저하가 발생할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 인(phosphorus)은 상기 유기 인산 에스테르와 함께 적용되어, 상기 폴리우레탄 수지 조성물을 이용하여 제조되는 폴리우레탄 폼의 연소를 억제하는 역할을 할 수 있다. 구체적으로, 상기 인은 연소시 우수한 탄화작용으로 탄화막(char)을 형성하여 연소를 억제하고, 연소 시 발생하는 수소 라디칼 및 히드록시 라디칼을 포획하여 연소 반응이 지속적으로 일어나는 것을 방지하여 화재를 신속히 차단할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 인은 백인, 적인, 흑인, 자인 등을 적용할 수 있으며, 구체적으로는 적인(red phosphorus)일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 인은 고분자로 코팅된 적인(red phosphorus)일 수 있으며, 보다 더 구체적으로는 멜라민으로 코팅된 적인 입자일 수 있다. 상기 고분자로 코팅된 적인을 적용하는 경우, 다른 첨가제 및 이소시아네이트와의 반응 시 결합력이 상승하여 난연 성능을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 인의 함량은, 상기 폴리에스테르 폴리올 100 중량부에 대하여 3 중량부 이상 20 중량부 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 인의 함량은, 상기 폴리에스테르 폴리올 100 중량부에 대하여 5 중량부 이상 15 중량부 이하, 5 중량부 이상 10 중량부 이하, 5 중량부 이상 8 중량부 이하, 또는 5 중량부 이상 7 중량부 이하일 수 있다.
상기 인의 함량이 상기 범위 미만인 경우, 상기 폴리우레탄 수지 조성물을 이용하여 제조되는 폴리우레탄 폼의 발열량이 증가하여, 준불연성을 갖추기 곤란할 수 있다. 또한, 상기 인의 함량이 상기 범위 초과인 경우, 상기 폴리우레탄 수지 조성물을 이용하여 제조되는 폴리우레탄 폼의 연기 발생량이 지나치게 높아지는 문제 및 압축 강도 등의 기계적 물성의 저하가 발생할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 무기물 첨가제는 상기 폴리우레탄 수지 조성물을 이용하여 제조되는 폴리우레탄 폼의 기계적 강성을 보완하고, 연소 시 수축/팽창률을 감소시키는 역할을 할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 무기물 첨가제는 유리섬유, 유리구, 운모, 규산염, 석영, 탈크, 이산화티타늄, 규회석, 탄산 칼슘, 수산화 알루미늄, 수산화 마그네슘, 수산화 아연, 수산화 티탄, 산화 알루미늄, 산화 마그네슘, 산화아연 및 산화티탄으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 무기물 첨가제는 수산화 알루미늄일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 무기물 첨가제의 함량은, 상기 폴리에스테르 폴리올 100 중량부에 대하여 10 중량부 이상 30 중량부 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 무기물 첨가제의 함량은, 상기 폴리에스테르 폴리올 100 중량부에 대하여 15 중량부 이상 30 중량부 이하, 15 중량부 이상 25 중량부 이하, 또는 20 중량부 이상 25 중량부 이하일 수 있다.
상기 무기물 첨가제의 함량이 상기 범위 미만인 경우, 상기 폴리우레탄 수지 조성물을 이용하여 제조되는 폴리우레탄 폼의 연소 시 수축/팽창률의 감소에 기여하는 역할이 미미할 수 있다. 또한, 상기 무기물 첨가제의 함량이 상기 범위 초과인 경우, 상기 폴리우레탄 수지 조성물을 이용하여 제조되는 폴리우레탄 폼의 압축 강도 등의 기계적 물성의 저하가 발생할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 폴리우레탄 수지 조성물은 발포제, 정포제, 및 촉매로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 발포제는 화학적 발포제 및 물리적 발포제 중 적어도 하나일 수 있으며, 이들 모두를 동시에 적용할 수도 있다. 상기 화학적 발포제는 물이 대표적으로 사용되며, 물과 상기 이소시아네이트가 반응하여 이산화탄소가 생성되어 발포 시 발포가스로서 작용할 수 있다. 상기 물리적 발포제로는 주로 저-비등 탄화수소 등이 사용될 수 있으며, 예를 들어 사이클로펜탄을 사용할 수 있다. 상기 발포제는 상기 폴리우레탄 폼의 용도에 따라 적절한 함량으로 배합하여 적용될 수 있다.
상기 정포제는 일반적으로 우레탄 폼의 제조시 사용되는 것이면 적용할 수 있다. 상기 정포제는 상기 폴리우레탄 폼의 셀 구조를 균일하게 하고 조성물의 발포율, 발포 안정성 및 저장안정성을 향상시키기 위하여 사용될 수 있으며, 이의 예로는 실리콘계 정포제, 유기 실리콘계 정포제, 불소계 정포제, 이온계 계면활성제 및 비이온계 계면활성제 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 정포제는 상기 폴리우레탄 폼의 용도에 따라 적절한 함량으로 배합하여 적용될 수 있다.
상기 촉매는 발포 반응속도를 촉진하기 위한 반응형 아민계 우레탄 촉매일 수 있으며, 예를 들어 N,N,N',N'-테트라메틸 에틸렌다아민이나 N,N,N',N'-테트라메틸 헥사메틸렌아민, N,N,N',N',N''-펜타메틸 디에틸렌 트리아민 등의 N-알킬 폴리알킬렌 폴리아민류, N,N-디메틸사이클로헥실 아민, 트리에틸렌 다아민, N-메틸모르폴린 등의 3급 아민류를 사용할 수 있다.
또한, 상기 촉매는 삼량화 촉매일 수 있으며, 이는 이소시아네이트의 반응을 통해 환형 구조인 폴리이소시아누레이트(PIR) 구조를 생성함으로써 폴리우레탄 폼의 내열성 및 난연 성능을 향상시킬 수 있다. 상기 삼량화 촉매는 유기 카르복실산 알칼리 금속염 촉매 단독, 또는 유기카르복실산 알칼리 금속염 촉매와 4급 암모늄염 촉매를 병용하여 사용할 수 있다.
본 발명의 다른 실시상태에 따르면, 상기 폴리우레탄 수지 조성물의 경화물을 포함하는 폴리우레탄 폼을 제공한다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 폴리우레탄 폼은, ISO 5660-1에 따른 발열성 시험법에 의하여 측정되는, 총 발열량은 8 mJ/㎡ 이하, 평균 발열량은 10 kW/㎡ 이하, 총 연기 발생량은 200 ㎡/㎡ 이하, 및 연소 후 팽창률은 20 % 이하일 수 있다.
상기 폴리우레탄 폼은 상기와 같은 우수한 준불연 성능을 가지고 있으므로, 건축용 단열재에 적합하다. 나아가, 상기 폴리우레탄 폼은 건축용 단열재에 요구되는 준불연 성능을 크게 상회하는 성능을 가지고 있으므로, 화재 발생 시 인명 피해를 최소화할 수 있는 시간을 확보할 수 있는 이점이 있다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 기술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
[실시예 1]
이소프탈산계 폴리에스테르 폴리올(OH value: 280 mgKOH/g)(LOTTE CHEMICAL, FIP-2140)과 이소시아네이트와 반응시키기 전에 발포를 위한 첨가제들과 프리 믹싱액을 제조하였다.
상기 프리 믹싱액은 상기 이소프탈산계 폴리에스테르 폴리올 100 중량부, 유기 인산 에스테르(Zhejiang Wansheng, TCPP(Tris(1-chloro-2-propyl) phosphate)) 9 중량부, 적인(두성 화학, 멜라민 코팅 적인)(적인 성분: 80 % 이상, 평균 입자 크기: 10 ㎛ ~ 20 ㎛) 6 중량부, 수산화알루미늄(동양소재산업, H-WF-1) 20 중량부, 첨가제로서 정포제(Evonik, B8462), 반응형 아민계 촉매(Evonik, PC-5), 삼량화 촉매(Evonik, K-15), 화학적 발포제로 물, 및 물리적 발포제(Aldrich, 싸이클로펜탄)을 교반기로 혼합하여 제조하였다.
그리고 나서, 이소시아네이트(BASF, M50)를 이소시아네이트(NCO) 인덱스가 250이 되도록 첨가하여 약 20초간 교반한 후, 200 × 250 × 200 ㎣ 크기의 용기에 주입하여, 폴리우레탄 폼을 제조하였으며, 이의 발열성 시험 결과를 하기 표 1에 정리하였다.
[실시예 2 내지 5, 및 비교예 1 내지 11]
하기 표 1과 같은 조성으로, 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리우레탄 폼을 제조하고, 실시예 1과 동일하게 폴리우레탄 폼의 발열성 시험을 하였다.
참고로, 비교예 10 및 11은 실시예 1에서 적용하지 않은 유기 포스핀산 금속염(두성 화학, B85AX)(알루미늄 포스피네이트)을 적용하였다.
이소프탈산계 폴리에스테르 폴리올
(중량부)		 유기 인산 에스테르
(중량부)		 적인
(중량부)		 수산화
알루미늄
(중량부)		 유기 포스핀산
금속염
(중량부)		 THR
(mJ/㎡)		 Mean
HRR
(kW/㎡)		 TSR
(㎡/㎡)		 연소 후
팽창률
(%)
실시예 1 100 9 6 20 - 6.35 9.8 170 19.2
실시예 2 100 9 6 25 - 6.21 9.6 171 12.7
실시예 3 100 9 6 30 - 5.41 8.3 184 7.1
실시예 4 100 12 6 20 - 5.97 9.1 187 19.7
실시예 5 100 12 6 25 - 5.7 8.79 197 12.1
비교예 1 100 9 6 - - 5.9 9.04 125 36.4
비교예 2 100 18 12 - - 3.26 4.66 409 30.1
비교예 3 100 4 6 - - 11.5 18.4 178 34.5
비교예 4 100 4 6 20 - 10.7 17.9 171 19.4
비교예 5 100 18 - - - 12.7 20.2 201 30.1
비교예 6 100 - 6 20 - 10.1 15.9 847 ×
비교예 7 100 18 - 30 - 10.4 16.2 342 7.3
비교예 8 100 - 12 - - 9.7 15.8 794 ×
비교예 9 100 - - 30 - 19.1 22.4 697 27.1
비교예 10 100 18 - - 12 10.9 17.2 171 31.2
비교예 11 100 9 6 - 12 5.3 8.1 129 30
(1) 총 발열량(Total Heat Release(THR), mJ/㎡): ISO 5660-1 규격 하의 콘칼로리미터 측정 시 확보되는 data 값으로 열속(Heat flux) 50 kW/㎡로 10분간 가열 했을 때의 총 발열량 값을 측정하였다.
(2) 평균 발열량(Mean Heat Release(Mean HRR), kW/㎡): ISO 5660-1 규격 하의 콘칼로리미터 측정 시 확보되는 data 값으로 열속(Heat flux) 50 kW/㎡로 10분간 가열 했을 때의 평균 발열 열량을 측정하였다.
(3) 총 연기발생량(Total Smoke Release(TSR), ㎡/㎡): ISO 5660-1 규격 하의 콘칼로리미터 측정 시 확보되는 data 값으로 열속(Heat flux) 50 kW/㎡로 10분간 가열 했을 때의 총 연기 발생량을 측정하였다.
(4) 연소 후 팽창률(%): ISO 5660-1 규격 하의 콘칼로리미터 측정 시 열속(Heat flux) 50 kW/㎡로 10분간 가열 후 초기 폴리우레탄 폼 두께 대비 팽창하는 폴리우레탄 폼 두께에 대한 비율을 측정하였다. × 로 표현된 경우, 측정이 연소 후 폼의 수축/팽창률이 측정이 어려울 정도로 크게 변화한 경우에 해당된다.
표 1의 결과에 따르면, 실시예 1 내지 5에 따른 폴리우레탄 폼은 총 발열량은 8 mJ/㎡ 이하, 평균 발열량은 10 kW/㎡ 이하, 총 연기 발생량은 200 ㎡/㎡ 이하, 및 연소 후 팽창률은 20 % 이하를 모두 만족하는 우수한 준불연성을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 이에 반하여, 무기물 첨가제인 수산화알루미늄을 적용하지 않은 비교예 1 내지 3은 연소 후 팽창률이 크게 증가한 것을 확인할 수 있었다. 또한, 유기 인산 에스테르의 함량이 지나치게 적은 비교예 3 및 4는 총 발열량(THR) 및 평균 발열량(Mean HRR)이 크게 증가한 것을 확인할 수 있었다. 나아가, 유기인산에스테르를 적용하지 않은 비교예 6은 발열량(THR) 및 평균 발열량(Mean HRR), 총 연기발생량(TSR) 및 연소 후 팽창률 모두 실시예에 비하여 크게 높은 값을 나타내는 것을 확인할 수 있었으며, 유기 포스핀산 금속염을 적용한 비교예 10 및 11도 실시예에 비하여 열등한 준불연 성능을 나타내는 것을 확인할 수 있었다.
이와 같은 실험 결과에 따르면, 본원 발명과 같이 유기 인산 에스테르, 인 및 무기 첨가제를 모두 포함하고, 이들을 최적 함량으로 조합하는 것이 높은 준불연 성능을 달성할 수 있음을 확인할 수 있다.

Claims (9)

  1. 폴리에스테르 폴리올; 이소시아네이트; 유기 인산 에스테르; 인(phosphorus); 및 무기 첨가제를 포함하는, 폴리우레탄 수지 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 폴리에스테르 폴리올은 이소프탈산(PIA, purified isophthalic acid) 및 무수프탈산(PA, phthalic anhydride) 중 적어도 하나의 2가 산 및 2가 알코올의 반응 생성물인 것을 특징으로 하는, 폴리우레탄 수지 조성물.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 인은 고분자로 코팅된 적인(red phosphorus)인 것을 특징으로 하는, 폴리우레탄 수지 조성물.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 무기물 첨가제는 유리섬유, 유리구, 운모, 규산염, 석영, 탈크, 이산화티타늄, 규회석, 탄산 칼슘, 수산화 알루미늄, 수산화 마그네슘, 수산화 아연, 수산화 티탄, 산화 알루미늄, 산화 마그네슘, 산화아연 및 산화티탄으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는, 폴리우레탄 수지 조성물.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 유기 인산 에스테르의 함량은, 상기 폴리에스테르 폴리올 100 중량부에 대하여 5 중량부 이상 15 중량부 이하인 것을 특징으로 하는, 폴리우레탄 수지 조성물.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 인의 함량은, 상기 폴리에스테르 폴리올 100 중량부에 대하여 3 중량부 이상 20 중량부 이하인 것을 특징으로 하는, 폴리우레탄 수지 조성물.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 무기물 첨가제의 함량은, 상기 폴리에스테르 폴리올 100 중량부에 대하여 10 중량부 이상 30 중량부 이하인 것을 특징으로 하는, 폴리우레탄 수지 조성물.
  8. 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 따른 폴리우레탄 수지 조성물의 경화물을 포함하는 폴리우레탄 폼.
  9. 청구항 8에 있어서,
    ISO 5660-1에 따른 발열성 시험법에 의하여 측정되는, 총 발열량은 8 mJ/㎡ 이하, 평균 발열량은 10 kW/㎡ 이하, 총 연기 발생량은 200 ㎡/㎡ 이하, 및 연소 후 팽창률은 20 % 이하인 것을 특징으로 하는, 폴리우레탄 폼.
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